Загадка солнечных пятен разгадана: учёные хотят применить новое открытие для защиты спутников и энергосистем от солнечных бурь

Солнечные пятна — темные участки на поверхности Солнца, привлекали внимание астрономов с тех пор, как Галилео Галилей впервые наблюдал их в своем телескопе в XVII веке. Эти загадочные пятна могут оставаться на Солнце длительное время — от нескольких дней до нескольких месяцев — но до недавнего времени ученым не удавалось полностью объяснить, почему они такие стабильные.

Но теперь, в Astronomy & Astrophysics, опубликовано исследование, которое раскрывает эту многовековую загадку. Международная команда ученых под руководством немецких исследователей из Института физики Солнца разработала новый метод анализа, который демонстрирует, как баланс сил сохраняет солнечные пятна стабильными.

Солнечные пятна: магнитные силы и холод

Солнечные пятна — это области с сильно усиленным магнитным полем, превышающим по мощности даже магнитное поле в медицинском аппарате МРТ, но распространяющимся на территории, в десятки раз больше самой Земли. Хотя солнечные пятна кажутся тёмными, они на самом деле холоднее окружающей солнечной поверхности. Если бы пятно было изолировано от остальной части Солнца, оно светило бы ярче, чем вся Луна!

Эти участки не только имеют уникальную природу, но и связаны с циклами солнечной активности. Известно, что количество солнечных пятен меняется в 11-летний цикл, достигая максимума в периоды солнечных бурь, когда нестабильные магнитные конфигурации могут приводить к мощным солнечным вспышкам и корональным выбросам массы. Эти явления могут нарушать работу спутников и, в редких случаях, повлиять на электроснабжение на Земле.

Как солнечные пятна сохраняют стабильность?

С самого начала существовали предположения, что стабильность солнечных пятен поддерживается за счет баланса между давлением газа и магнитными силами. Однако доказать это было сложно из-за влияния атмосферных возмущений, мешающих наблюдениям.

Учёные из Института исследований Солнечной системы Макса Планка усовершенствовали метод, который позволил победить атмосферные помехи при наблюдениях с Земли. Используя немецкий солнечный телескоп GREGOR, они смогли с высокой точностью анализировать магнитные поля внутри солнечных пятен.

Новая методика: анализ поляризованного света

Прорыв в исследовании был достигнут благодаря анализу поляризованного света, излучаемого Солнцем. С помощью усовершенствованной технологии ученые смогли провести измерения магнитных сил внутри солнечных пятен с качеством, которое ранее было доступно только спутникам. И что важно, стоимость таких наблюдений значительно ниже.

Этот анализ показал, что магнитные силы в солнечных пятнах идеально уравновешены силами давления. Это создает уникальное равновесие, которое и позволяет солнечным пятнам сохранять свою стабильность на протяжении длительного времени.

Практическое значение открытия

Это открытие имеет огромное значение не только для теории, но и для практики. Зная точные механизмы, которые поддерживают стабильность солнечных пятен, учёные смогут предсказать моменты, когда они становятся нестабильными, что может привести к более интенсивным космическим погодным явлениям.

"Предсказание солнечных бурь поможет защитить спутники, энергосети и астронавтов от вредного излучения", — отметили исследователи.

В наше время, когда общество всё больше зависит от спутниковых технологий, эта работа предоставляет важные знания для защиты современных систем от опасностей солнечного излучения. Это исследование также открывает новые горизонты в физике Солнца, сочетая передовые наземные наблюдения и сложные методы анализа, позволяя учёным решить одну из старейших загадок астрономии.